Dispečerské řízení Jiří Helbich, senior specialista oddělení Rozvoj dispečerského řízení VEDEME ELEKTŘINU NEJVYŠŠÍHO NAPĚTÍ
2 Vyloučení odpovědnosti Stanoviska v této prezentaci uvedená či ji doprovázející při ústním podání představují toliko osobní názory autora a nejsou úplným a uceleným výkladem přednášejícího jako odborníka. Informace a rady z této prezentace vyplývající jsou toliko ilustrativní povahy, upravené pro pedagogické účely, a nemají za cíl směrovat posluchače či čtenáře k určitému jednání či nekonání či jej dokonce radou poškozovat. Tato prezentace může obsahovat informace podávané v odhadu, nadsázce či žertu, jakož i jinak nikoliv vážně míněná sdělení. Graficky ztvárněná forma prezentace je z povahy věci komponována heslovitě, útržkovitě a v náznacích a nelze ji tedy vykládat toliko podle tohoto grafického ztvárnění. Přednášející zároveň prohlašuje, že nemá v úmyslu udílet touto prezentací komukoliv vědomě nesprávné, neúplné či dokonce škodlivé informace nebo rady ve smyslu 2950 zákona č. 89/2012 Sb., občanský zákoník, v platném znění.
ČEPS a přenosová soustava
Základní informace o ČEPS, a.s. Výhradní provozovatel přenosové soustavy ČR Jediným akcionářem je ČR (MPO) Provozuje, udržuje a rozvíjí přenosovou soustavu ČR Zajišťuje přenos elektřiny od výrobce do místa odběru v rámci přenosové soustavy i pro přeshraniční obchody = přenosové služby Zajišťuje dispečerské řízení PS, kvalitu dodávky elektřiny na úrovni PS, vyrovnanou bilanci a obnovu soustavy po poruše = systémové služby (SyS) Pro zajištění SyS nakupuje podpůrné služby (PpS)
Struktura trhu s elektřinou v ČR Obchodování silové elektřiny Výrobci Regulované subjekty ERÚ Energetický regulační úřad Spotřebitelé OTE Obchodníci ČEPS, a.s. Provozovatelé distribučních soustav OTE Fyzická dodávka ČEPS, a.s. Přenosová soustava
Schéma sítí 400 a 220 kv
Naši partneři v ČR i v zahraničí
Provozovatelé DS ČEPS
Elektrárny Elektrárny lze dělit Dle napěťových hladin připojení Dle použité technologie Podmínky pro připojení v síťovém kodexu Co musí splňovat před a během provozu zdroj dat: ERÚ rok k 31. 12. 2016 (Bloky ELED.B6 a EPR2.B21 a B22 nejsou zahrnuty do instalovaného výkonu.)
ENTSO-E a synchronní zóny
Dispečerské řízení Příprava provozu Hodnocení provozu Operativní řízení provozu
Příprava provozu Příprava provozu sítí Připravuje plány vypínání zařízení PS s ohledem na její bezpečný a spolehlivý provoz Koordinace požadavků na práce s plány partnerů Příprava provozu podpůrných služeb Řeší záležitosti spojené s udržováním výkonové bilance (výroba, spotřeba, podpůrné služby, ) Zabezpečení provozu Zaměřuje se na předpověď možných přetížení prvků PS
Hodnocení provozu Účelem je: Hodnocení provozu přenosové soustavy frekvence, napětí, toky a N-1, Hodnocení podpůrných služeb Hodnocení zahraničních výměn Slouží jak pro účely ČEPS, tak i pro další subjekty (MPO, ERÚ, ENTSO-E, )
Operativní řízení Zajišťují dispečeři 24/7 Spolupracují s partnery v ČR i v zahraničí Realizace přípravy provozu Programované manipulace Realizace zkoušek Udržování výkonové rovnováhy (PpS) Řízení toků, plnění N-1 Řízení U (380-420 kv; 210-240 kv) a Q (PpS) Řešení poruchových stavů Operativní manipulace Obnova soustavy po rozsáhlé poruše
15 Řízení sítí z pohledu dispečera
Udržování výkonové rovnováhy Udržování výkonové rovnováhy je fundamentálním požadavkem spolehlivého provozu propojených ES V rámci synchronní soustavy se nerovnováha mezi výrobou a spotřebou (+ ztrátami a toky do jiných synchronních oblastí) projevuje změnou frekvence Každý PPS si hlídá své ACE (Area control error) = odchylku skutečného od plánovaného salda (korigovanou o PR), která by měla být nulová, a tak minimalizuje svůj podíl na celkové odchylce frekvence
Frekvenční stabilita P M P E G J dω dt = M mech M el T M dδω dt = P mech P el S n T M = J ω M S N 2 Zdroj: K. Máslo - Stabilita ES, prezentace pro studenty VUT Brno
Regulátor turbíny tepelných elektráren Obecné schéma regulátoru parní turbíny
Režimy regulátorů turbíny parních elektráren Režim regulátoru turbíny se volí přepnutím mezi: Regulací otáček P regulace ROP PI regulace v režimu separát (v PS ČR jen EORK a EDAL) Tzn. při najíždění ze tmy při obnově soustavy (blackstart) PI regulace klasického najíždění Regulací výkonu PI regulace na zadaný výkon (např. Pdg) P regulace u PR (korektor frekvence) Předtlakovou regulací (PI regulace tlaku za PG) Ručním řízením - operátor přímo tlačítky +/- řídí otevření RV Regulátor má další ochranné a stabilizační prvky: Elektrický urychlovač při odpojení bloku od sítě nebo příliš velké změně otáček uzavře RV = chrání TG Omezovací regulace tlaku Omezovací regulace teploty
Podpůrné služby Činnosti, které ČEPS nakupuje u elektráren, aby si zajistil plnění Systémových služeb Bilanční: Primární regulace frekvence (PR) Sekundární regulace frekvence a činných výkonů (SR) Minutová záloha 5minutová kladná 15minutová kladná 15minutová záporná Snížení výkonu a Možné snížení výkonu Napětí: Sekundární regulace napětí a jalových výkonů Obnova soustavy Schopnost ostrovního provozu Schopnost najetí ze tmy (blackstart)
Primární regulace frekvence (PR) Implementována přímo v regulátoru turbíny elektrárny Ta mění svůj výkon poměrně k odchylce frekvence od zadané hodnoty Úkolem je zastavit pokles/nárůst frekvence při výkonové nerovnováze, celý požadovaný výkon musí být uvolněn do 30 s V synchronní soustavě platí tzv. princip solidarity na regulaci frekvenční odchylky, která vznikla v jedné z ES, se podílejí i PR bloků v zahraničí
Primární regulace P (MW) P P δ > δ δ = f P P n f n 100% δ < 8%; 13% > 49,8 f 50,2 f (Hz)
Sekundární regulace f a P (SR) Slouží k navrácení frekvence zpět na žádanou hodnotu 50Hz a obnově rozsahu PR: ACE = P K f P = rozdíl skutečného a plánovaného salda K = výkonové číslo (MW/Hz) f = rozdíl skutečné a zadané frekvence Požadovaný výkon je odesílán na elektrárny z regulátoru v ŘS ČEPS, aktivace do 10 minut V synchronní soustavě obnoví regulační rozsah PR Platí princip neintervence odchylku frekvence nebo salda si musí vyregulovat ta ES, kde tato odchylka vznikla
Sekundární regulace - LFC ČEPS
Minutová záloha (MZt) Slouží k obnovení rezervy SR a/nebo vyrovnání odchylky, na kterou samotná SR nestačí Aktivována povelem dispečera ČEPS z ŘS Podle rychlosti aktivace a zvýšení / snížení výkonu se rozděluje jako: 5minutová kladná aktivovaná do 5 minut, tepelné a vodní elektrárny 15minutová kladná zvýšení výkonu, aktivovaná do 15 minut, tepelné elektrárny 15minutová záporná snížení výkonu, aktivovaná do 15 minut, tepelné elektrárny
Součinnost PR, SR a MZ
Regulace ROP P (MW) P P δ > δ δ = f P P n f n 100% δ < 4%; 10% > f f (Hz)
Režim separát - připojování zátěže (E Orlík) 2000 1500 1000 500 0-500 -1000-1500 -2000 0 100 200 300 400 500 SG _EORL1 [ mhz]
Dále pro udržení vyrovnané bilance používáme GCC Vyrovnávací trh Operativní dodávka elektřiny z/do zahraničí Havarijní výpomoc
Aktivace PpS 11.9.2015 výpadek B2 ETE
Řízení toků v PS Kritérium N-1 výpadek jakéhokoli prvku v ES nesmí způsobit přetížení jiného prvku v ES K problémům dochází při: Oslabené síti (hodně vypnutých zařízení) Velké koncentraci výroby (SZ Čechy, S Německo) Rozdílech mezi plánovanými a skutečnými toky
Obchod X skutečnost kruhové toky
Nápravná opatření Rekonfigurace Redispatch PST
Redispečink (RD) Zvýšení výkonu bloku(ů) v jedné oblasti a snížení v jiné oblasti Snížení toku P mezi těmito oblastmi Zachování bilance výroba X spotřeba Vnitrostátní RD Zpravidla pro řešení vnitřních neplnění N-1 Přeshraniční RD mezi dvěma sousedními PPS Např. ČR-DE pro snížení toku na společném profilu MRA (multilateral remedial action) Tři a více účastníků (PPS)
MRA 700 MW V446 N-1 113%
PST v rozvodně Hradec u Kadaně Velikost činného výkonu na vedení závisí především na úhlu mezi napětími na obou stranách vedení PST zachovává napětí, ale mění úhel 4 jednotky (každá 850 MVA, reg. ú. ±30, ±33 odb.)
37 Regionální koordinátor TSC ČEPS je zakládajícím členem TSC V TSC koordinuje nápravná opatření s TSO na východ od DE Na den dopředu (D-1) V rámci dne (intraday) Cílem je: dodržení kritérií bezpečného provozu, zejména N-1; optimalizace nápravných opatření (minimalizace nákladů). Dle nové legislativy se výčet služeb TSC rozšíří
Regulace napětí a jalových výkonů Cíl zabezpečit bezpečný, spolehlivý a hospodárný provoz ve vztahu v řízení U/Q Napětí v celé PS v rozsahu (380-420 kv, 210-240kV) Držet přetoky Q po hraničních vedení v mezích Minimalizovat ztráty v PS + udržovat dostatečné rezervy Q Prostředky Změna buzení generátorů v pilotních uzly Změna odboček transformátorů Využití tlumivek Vypínání málo zatížených vedení (typicky V413) Kompenzační provoz PVE (EDS, EDA) Redispečink
Rozmístění kompenzačních prostředků 8/2017 Pilotní uzel (generátor) Tlumivka Rotační kompenzátor
Regulace napětí ARN Reguluje napětí přípojnice Rozvodna Q pož SRQ Reguluje Q generátoru Elektrárna U zad PRN Reguluje U generátoru
Regulátor napětí generátoru
Typy budičů střídavý tyristorový nezávislý budič Elektrárna EDA, EDS, EPOČ, EMĚ, EPRU2, ETE, ECHVA
Typy budičů střídavý tyristorový závislý budič Elektrárna EDU
PQ diagram
45 Řízení napětí z pohledu dispečera
Přetoky jalového výkonu z DS
Standardní napěťový profil Napěťový profil byl odvislý od zatížení
Napěťový profil sítě s OZE
Obnova soustavy po blackoutu
Co je to blackout z pohledu PS? Velká část soustavy nebo celá soustava je bez napětí Hrozí v každém ročním období Jak ukazují případy ze světa, následky bývají značné Úplná obnova napájení všech oblastí může trvat až dny
Jak by mohlo k blackoutu dojít? Bezpečný provoz přenosové soustavy ohrožují ( fyzikálně ) Fyzikální vlivy Přetížení, Pokles a vzrůst frekvence, Pokles a vzrůst napětí, Ztráta synchronismu, Kývání Přírodní vlivy, vyšší moc Lidské zavinění (úmyslné/neúmyslné) Aby mohl být zabezpečen spolehlivý a bezpečný provoz soustavy, vypracoval ČEPS Plán obrany, který popisuje opatření proti vzniku a šíření poruch
Jaké jsou priority po blackoutu? Obnovu můžeme začít: Ze zahraničí Z ostrovů v PS ČR Z elektráren, které se udržely na VS Z elektráren se schopností startu ze tmy (Orlík, Dalešice, Lipno, Vranov) Plán obnovy definuje priority obnovy dodávek el. energie Zajištění VS jaderných elektráren Zajištění VS systémových elektráren Obnova napájení spotřeby hl.m. Prahy Obnova napájení dalších velkých aglomerací Obnova napájení zbylých částí ČR
Napájení VS JE Temelín
VS JE Temelín
Děkuji za pozornost Jiří Helbich, senior specialista oddělení Rozvoj DŘ VEDEME ELEKTŘINU NEJVYŠŠÍHO NAPĚTÍ helbich@ceps.cz ČEPS, a.s., Elektrárenská 774/2, Praha 10, www.ceps.cz